動態光散射的基本原理及現代應用 電氣本132班 張澤明 2013040211 賈東 2013040228 鄭欣宇 2013040224動態光散射的基本原理及現代應用今天打開了高中時的物理課本，發現很多的知識已經都忘得差不多了。時而一翻，也有一中懷念的感覺。隨便翻了一頁，看到了這樣一個陌生的詞匯動態光散射法，于是打開了電腦，到網上去查閱了一下資料。便寫下了這篇論文。一、什么是動態光散射動態光散射，也稱光子相關光譜 ，準彈性光散射，測量光強的波動隨時間的變化。DLS技術測量粒子粒徑，具有準確、快速、可重復性好等優點，已經成為納米科技中比較常規的一種表征方法。二、動態光散射的基本原理1. 粒子的布朗運動導致光強的波動微小粒子懸浮在液體中會無規則地運動布朗運動的速度依賴于粒子的大小和媒體粘度，粒子越小，媒體粘度越小，布朗運動越快。2. 光信號與粒徑的關系光通過膠體時，粒子會將光散射，在一定角度下可以檢測到光信號，所檢測到的信號是多個散射光子疊加后的結果，具有統計意義。瞬間光強不是固定值，在某一平均值下波動，但波動振幅與粒子粒徑有關。某一時間的光強與另一時間的光強相比，在極短時間內，可以認識是相同的，我們可以認為相關度為1,在稍長時間后，光強相似度下降，時間無窮長時，光強完全與之前的不同，認為相關度為0。根據光學理論可得出光強相關議程。之前提到，正在做布朗運動的粒子速度，與粒徑（粒子大小）相關。大顆粒運動緩慢，小粒子運動快速。如果測量大顆粒，那么由于它們運動緩慢，散射光斑的強度也將緩慢波動。類似地，如果測量小粒子，那么由于它們運動快速，散射光斑的密度也將快速波動。附件五顯示了大顆粒和小粒子的相關關系函數。 可以看到，相關關系函數衰減的速度與粒徑相關，小粒子的衰減速度大大快于大顆粒的。最后通過光強波動變化和光強相關函數計算出粒徑及其分布。3. 分布系數4. 分布系數體現了粒子粒徑均一程度，是粒徑表征的一個重要指標。 0.05單分散體系，如一些乳液的標樣。 0.7尺寸分布非常寬的體系，很可能不適合光散射的方法分析。三、動態光散射的應用1、測定蛋白質分子的均一性 蛋白質樣品的均一性是生長晶體的前提條件，在無法直接觀察蛋白質在溶液中狀態的情況下，生長晶體是一個需要經驗和運氣的過程。但是用光散射技術，只需要幾分鐘就可以確切地告訴你，這個樣品是否有長出晶體的可能性。你還可以測定蛋白在不同溶液中的狀態，從而確定出哪種溶液最適合生長晶體。2、 測定蛋白質分子的pH穩定性 有些蛋白質分子在不同的pH值條件下，會有不同的構型，或者形成聚合態，或是變性。如胰島素在pH2.0時是以單體存在，而在pH3.0時則以二聚體形式存在，當pH升至7.0時則以六聚體存在。因為這種變化表現為大小的變化，所以光散射技術可以用來測定蛋白質分子的pH穩定性。3、 測定蛋白質分子的熱穩定性 對一些熱不穩定的蛋白，溫度改變會導致分子變性聚合，因此可以觀察到分子半徑明顯增大。所以可以利用光散射技術來研究蛋白質分子的熱穩定性。4蛋白質變復性及折疊的研究 蛋白質變性時往往是以聚合形式或較松散的狀態存在，復性后，蛋白質折疊成天然狀態，會發生結構的變化，這一變化可以導致流體動力學半徑的變化，所以光散射技術可以用來檢測這一動態變化的過程。5、 臨界膠束濃度的測定 一定濃度的表面活性劑分子加到溶液中會形成微膠束，但濃度不同會影響膠束的大小以及是否能夠形成膠束。如果濃度增加到一定程度，膠束就會形成，膠束的大小和單分子大小會有明顯區別，利用光散射就可以確定膠束形成的臨界濃度。4、 感悟動態光折射是一種現代檢測納米制法，代表實驗有動態光散射法監測納米二氧化硅制備過程、測量Zeta電位、大分子的分子量